我国有机茶稳定同位素特征与δ15N标识相关性研究

为探明我国有机茶稳定同位素分布情况及δ¹⁵N标识的相关因素,本研究收集了全国不同地区申请有机茶认证企业的145个样品,采用元素分析-稳定同位素比率质谱仪测定稳定同位素比率(δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O),结合单因素方差分析和正态分布模型探究稳定同位素特征分布规律。结果表明,有机茶样品δ¹³C分布于-31.0‰ ~ -23.7‰之间,不同产地间差异不显著。δ²H和δ¹⁸O范围分别为-107.1‰ ~ -24.8‰和17.2‰ ~ 32.0‰,均存在显著地域差异。我国有机茶δ¹⁵N正态分布范围为-4.6‰ ~ 7.0‰,平均值为1.2‰。其中有机茶生产面积大的地区样品δ¹⁵N范围为1.6‰ ~ 5.8‰,显著高于生产面积小的地区(-2.5‰ ~ 0.4‰,P<0.01),表明δ¹⁵N指标作为有机茶标识特征与产区生产面积之间存在一定的相关性。本研究为基于稳定同位素技术的有机茶真伪鉴别提供了研究基础,为有机茶的认证与监管提供了一定的理论依据。     

不同地域牛尾毛中稳定同位素指纹差异分析

利用同位素比率质谱仪测定来自黑龙江省安达市青肯泡乡和火石山乡、内蒙古太仆寺旗、河北省张家口市和三河市、山东省德州市和聊城市7个地域牛尾毛中的δ13C、δ15N和δ2H值,比较分析了不同地域来源牛尾毛中稳定同位素指纹特征差异,探讨不同地域来源牛尾毛中稳定同位素组成差异、影响因素及地域差异的范围,为牛肉及其产品同位素指纹溯源技术在实际中的应用提供指导。各区域牛尾毛中δ13C值表现为:黑龙江省安达市青肯泡乡(-14.83‰±2.12)、河北省三河市(-14.20‰±1.19)、山东省德州市(-14.16‰±2.51)和山东省聊城市(-15.78‰±1.08)>黑龙江省安达市火石山乡(-18.87‰±1.69)、内蒙古太仆寺旗(-19.29‰±2.43)和河北省张家口市(-19.83‰±1.92);δ15 N值为:黑龙江省安达市火石山乡(8.07‰±0.95)>内蒙古太仆寺旗(5.73‰±0.85)、河北省张家口市(6.65‰±1.45)>黑龙江省安达市青肯泡乡(4.60‰±0.41)、河北省三河市(4.24‰±0.75)、山东省德州市(4.18‰±0.96)和山东省聊城市(4.90‰±0.46);δ2H值为:河北省三河市(-87.78‰±1.99)、山东省德州市(-87.91‰±3.19)和山东省聊城市(-89.24‰±2.90)>河北省张家口市(-94.07‰±3.38)>黑龙江省安达市火石山乡(-97.05‰±3.41)、内蒙古太仆寺旗(-97.55‰±2.79)>黑龙江省安达市青肯泡乡(-102.25‰±2.99)。不同地域来源牛尾毛中稳定碳、氮、氢同位素指纹差异及地域差异范围取决于不同地域喂养牛的饲料组成、地域海拔和纬度的差异程度。     

不同产地羊肉稳定同位素特征差异及其溯源应用

为了探讨稳定同位素碳、氮、氧、氢对羊肉产地溯源的可行性,本研究分别从内蒙古、新疆、宁夏、新西兰、意大利5个地区采集羊肉样品,利用稳定同位素比率质谱仪(IRMS)测定脱脂羊肉的碳、氮、氧、氢稳定同位素比值(δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O),结合多元统计学方法对不同地区间脱脂羊肉的δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值组成特征及变化规律进行分析。结果表明,δ¹³C值在5个地区间均存在显著性差异,而δ¹⁵N值和δ¹⁸O值除了在新西兰和意大利2个地区差异不显著外,在其他地区差异均显著;δ²H值仅在宁夏和新疆地区间以及内蒙古和新西兰地区间差异不显著。结合Fisher判别分析发现,利用δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值可以实现对羊肉产地区分,且利用δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值组合指标对羊肉产地的初始判别的整体正确率和交叉验证的整体判别正确率均达100%。本研究结果为δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值在羊肉产地溯源中的应用提供了参考。     

不同地理尺度下综合施肥模型的建模与验证

在新疆北疆采用包含正交设计的方案进行了多点肥料试验,建立了不同地理尺度下的综合施肥模型和肥料效应函数方程,通过校验试验对综合施肥模型与肥料效应函数方程施肥推荐施肥效果进行了比较研究。试验采用相同的试验设计在2000-2002年间进行,每年试验点数为31个。研究结果表明,通过趋势系数可以建立包括地点变量的综合肥料效应方程,回归方程各参数有明确的肥料学意义。不同地理尺度下建立的综合施肥模型都可以有效地进行施肥推荐。和传统的肥料效应函数方程相比,综合施肥模型的氮素推荐量与土壤碱解氮或有机质含量呈显著负相关,表明方程可以根据土壤供氮能力调节施氮量,在小尺度下尤其如此。综合施肥模型磷肥推荐量显著低于肥料效应函数方程推荐量,其推荐质量高于肥料效应函数方程。小尺度下综合施肥模型的推荐量比大尺度下综合施肥模型精确度更高,但两种施肥模型都优于肥料效应函数方程。     

葡萄酒发酵前后稳定同位素特征变化及初步相关性分析

为探讨葡萄酒发酵前后稳定同位素的特征变化,通过元素分析仪-稳定同位素比率质谱(EA-IRMS)对发酵前(全果、果汁与皮籽)样品和发酵后固体样品(皮渣和酒)中δ13C、δ15N、δ2H和δ18O进行了分析.结果表明,葡萄酒发酵前后各样品中δ15N、δ2H和δ18O均存在显著性差异;并且各元素的变化规律性不强,发酵前后相关...     

稳定同位素和元素指纹分析在白术产地溯源中的应用

为解决道地药材白术的产地溯源问题,本研究采用稳定同位素比质谱仪(EA-IRMS)和电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)测定了6个产地168种白术中δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O和δ³⁴S值及41种矿质元素含量,并结合化学计量学对不同产地白术进行鉴别。结果表明,线性判别分析(LDA)可以区分6个产地的白术。基于不同变量共建立7种不同判别模型,其平均交叉验证率分别为:稳定同位与素(88.17%)、矿质元素(98.67%)、常量矿物元素(41.83%)、 痕量矿质元素(99.33%)、稳定同位素与矿物质元素(100%)、稳定同位素与常量矿质元素(91.83%)以及稳定同位素与痕量矿物质(98.83%)。其中,δ¹⁸O、 δ³⁴S值以及Li、Dy、Sm、Er等稀土元素是影响判别的主要因素,主要由产地地理位置、气候条件和土壤类型决定。综上,基于稳定同位素、矿质元素和化学计量学的方法可对不同产地白术进行产地溯源。     

西藏茶叶稳定同位素特征与区域差异及环境因子关系分析

西藏茶叶具有高原茶品质特征,是助推西藏经济发展的重要高价值农产品。为探明西藏茶叶同位素特征,探索气象环境对茶叶同位素的影响,本研究收集了西藏不同海拔地区茶叶以及全国主产区茶叶样品,分析茶叶中稳定同位素值(δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O),同时收集部分采样点的环境气象信息,结合偏最小二乘法(PLS)探究西藏茶叶同位素特征及环境因子关联性。结果表明,西藏茶叶δ¹³C值分布于-31.9‰~-27.8‰之间,随海拔升高而降低,显著低于其他主产区样品(P<0.01),δ¹³C值主要与采样当月的日照时间和气温有关;西藏茶叶δ¹⁵N与其他主产区样品无显著差异,且与环境气象因子关联性较弱;δ²H值介于-111.5‰~-40.5‰之间,与环境气象因子关联性最强,受相对湿度等多种因素影响; δ¹⁸O值介于22.2‰ ~ 27.6‰之间,主要与气温关系密切。本研究结果为西藏茶叶产地特征挖掘提供了研究思路,为西藏茶叶品牌保护提供了一定的理论依据。     

基于稳定同位素的土壤水分运动特征

土壤水分受降雨和地下水的共同补给作用,是陆地水循环的重要环节。通过模拟试验,结合土壤水同位素特征,以黄土高原黄绵土为研究对象,研究降雨入渗和地下水补给方式下土壤水分的运移变化特点。结果表明:土壤体积含水量随时间的延长而增大,最终趋于稳定,土壤水分的运移有明显滞后效应;土壤水氢同位素受补给水源、交换混合以及蒸发的影响,随时间的延长,补给水源的影响逐渐减弱,水分的交换混合和蒸发作用逐渐显现,土壤水最终达到动态平衡状态;两种补给条件下,土壤水运移方式均为活塞式推进,降雨入渗方式土壤水δD随土层深度的增加先减小后增大最终趋于稳定,表层0~5cm土壤水由于蒸发富集重同位素,5~20cm土壤水滞留时间最长,保水能力最强,地下水补给方式下土壤水δD随土层深度的增加而减小,上层土壤水δD由于蒸发富集重同位素,下层受地下水补给影响贫化;两种补给方式下土壤水δD与δ18O有良好线性关系,降雨入渗方式土壤水蒸发分馏作用大于地下水补给方式,地下水补给具有较好的保水效果。     

蚕品种对不同发育阶段蚕体、蚕沙及蚕茧稳定同位素特征的影响

丝绸具有重要的经济与文化价值。为探究桑蚕品种对丝绸产地溯源模型准确率的影响,本研究通过桑蚕饲养试验,采用单因素方差分析(one-way ANOVA)和椭圆联合置信区间(EJCR)测试探讨桑蚕从幼虫至吐丝结茧的不同发育阶段蚕体、蚕沙样本中4种稳定同位素比值(δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O)的变化趋势,并比较不同品种对稳定同位素比值的影响。结果表明,不同龄期蚕体的δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H和δ¹⁸O值变化趋势不同,且不同龄期蚕沙的稳定同位素比值变化趋势与蚕体相似。单因素方差分析结果表明,在相同饲喂条件下,除少数龄期外,不同品种之间蚕体和蚕沙样本稳定同位素组成总体不存在显著差异,且蚕体和蚕沙样本的δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H相关性较强。桑蚕品种可能导致蚕茧中单个稳定同位素出现较大变化,对δ¹³C、δ¹⁸O影...     

新疆红枣营养品质与稳定同位素及矿物元素特征产地溯源比较

为开发基于营养品质、稳定同位素及矿物元素分析的不同产地新疆红枣地理标志产品溯源新方法,本研究采集了 2016年新疆不同产区(若羌、和田、阿克苏、麦盖提等15个县市)97个红枣种植地块的50份灰枣和47份骏枣样本,测定其果肉中13类营养品质指标(蛋白质、还原糖、自由氨基酸、总黄酮等),稳定碳、氮、氢、氧同位素比率(δ13...     

茶树不同叶位碳氮氢氧稳定同位素分布及变化特征

为探究茶树不同叶位的传统稳定同位素分布及其随时间的变化特征,本研究以龙井43#品种茶树为研究对象,采用元素分析-同位素比值质谱仪(EA-IRMS)对不同叶位叶片的碳同位素(δ(13)^C)、氮同位素(δ(15)^N)、氢同位素(δ(2)^H)和氧同位素(δ(18)^O)进行分析。结果表明,随叶位自上向下递增,叶片中δ(13)^C、δ(15)^N和δ(2)^H显著贫化,而δ(18)^O呈现相对较弱的贫化,且第2~第5叶位叶片的同位素比值最高(21.0‰~25.0‰),相邻叶位的同位素分馏系数差异不大。此外,随着采样时间的变化和环境气候影响,前三叶位叶片的δ(13)^C和δ(15)^N总体呈现富集特征,而δ(2)^H和δ(18)^O出现先贫化后富集的变化特征。本研究结果为探究茶树不同叶位茶叶传统稳定同位素的分布提供了数据支撑,也为研究茶叶分馏机制和数据库构建奠定了基础。     

东北三省和浙江木耳稳定同位素特征与产地溯源

为探究稳定同位素在黑木耳产地溯源中的可行性,本研究从东北(黑龙江、吉林、辽宁)、浙江产地采集74份代表性黑木耳样品,从新疆采集11份代表性黑木耳样品作为外部验证,采用元素分析-稳定同位素比率质谱仪测定δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值,结合化学计量学方法进行产地溯源判定。结果表明,东北黑木耳δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值分别为-24.5‰～-22.7‰、-0.9‰～3.1‰、-62.2‰～-34.6‰、15.9‰～19.4‰;浙江黑木耳δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值分别为-26.2‰～-24.5‰、-0.9‰～1.2‰、-24.9‰～-9.0‰、19.9‰～22.2‰,两产地黑木耳δ¹⁵N值差异不显著(P>0.05),δ¹³C、δ²H和...     

我国大米碳氮稳定同位素比率特征及溯源应用

利用元素分析仪-稳定同位素比率质谱仪检测我国由北到南6个省的10种大米的δ13C和δ15N值。结果显示,我国大米的δ13C值为-28.3‰^-26.0‰,平均值为-27.0±0.8‰,以-27.9‰^-26.3‰出现的频率较高。δ15N值为1.1‰~4.1‰,均值为2.4±1.0‰,以1.7‰~3.4‰出现的频率较高。我国南方大米的δ13C值低于北方大米,但南北方大米的δ15N均值基本相同且小于4‰,符合施化肥大米的特征。根据国内外大米的δ13C和δ15N特异性,以δ13C和δ15N为统计变量,采用Q型系统聚类方法对大米归类溯源。欧式距离<4时,日本大米的3个群集与我国大米的1个群集区分明显;欧式距离<3时,美国大米的2个群集与我国大米的1个群集区分显著。基于大米的δ13C和δ15N特性能够对其产地进行溯源。     

明胶骨原料碳、氮稳定同位素的地域性差异研究

为探讨不同地域来源的明胶骨原料中碳、氮稳定同位素的分布特征及其相关性,本试验采用元素分析-稳定同位素比率质谱仪测定了广西、内蒙古和山东3个主产区的牛骨样品及当地牧草饲料样品中的¹³C和¹⁵N同位素组成,并结合线性回归讨论了牛骨样品中δ¹³C和δ¹⁵N值的相关性与牛食谱组成的关系。结果表明,广西地区骨样品中δ¹³C和δ¹⁵N值的相关性较好(R²=0.401 8),而内蒙古和山东地区骨样品中δ¹³C和δ¹⁵N值的相关性较差(R²<0.1),反映了3地牛食物的来源稳定性及主要成分存在明显差异,对各地牛食谱结构推测的结果与实际牧草饲料样品中δ¹³C和δ¹⁵N值的地区分布规律也较为一致。本研究初步揭示了明胶骨原料中碳、氮稳定同位素产生地域性差异的原因,不仅为动物生态学研究提供了有益信息,更为动物制品产地溯源研究提供了新思路。     

稳定同位素指纹分析在车厘子产地溯源中的应用

为满足进出口食品产地溯源的贸易需求,本研究以不同产地车厘子为研究对象,利用单体分子蛋白质和脂肪的¹³C、²H和¹⁸O同位素组成,通过单因素方差分析、多重比较分析、聚类分析、Fisher线性判别分析、逐步判别分析和留一法交叉验证,建立车厘子产地溯源模型。结果表明,不同产地间车厘子果肉蛋白质或脂肪中δ¹³C、δ²H和δ¹⁸O均存在差异,大部分达到显著性水平;多种同位素指标耦合的产地判别效率显著优于单一同位素指标,且逐步判别分析结果表明,随着耦合指标的增加,产地初始判别率和交叉验证判别率逐步提高,但3个指标耦合后,再增加耦合指标,产地初始判别率和交叉验证判别率不再提高。最后利用蛋白质δ²H、δ¹⁸O和脂肪δ²H 3个指标建立了溯源模型,模型的初始判别率达到100.0%,交叉验证判别率为93.8%。本研究结果为进出口食品产地鉴别提供了一定的依据。     

长沙地区樟树林穿透水空间变异及稳定同位素特征

于2018年4月至2019年3月在长沙地区典型樟树林收集降水、穿透水和相应的冠层信息,分析穿透水量的空间变异及穿透水稳定同位素的特征,旨在揭示林冠层水文过程,为林地水文生态系统的科学管理提供参考。结果表明:樟树林下总穿透水量为340.1 mm,占林外总降水量的71.2%;受观测点距树干距离和冠层叶面积指数等因素的综合影响,穿透水量具有较大的空间变异,且在时间变化上相对稳定。分析表明,研究区穿透水量的空间变异系数随降水量增加而减小,体现了降水特征对穿透水空间变异的重要影响;相对穿透水量而言,穿透水稳定同位素组成受冠层结构和大气条件的影响较小,其空间变异较小,在时间变化上不稳定;大部分降水事件中穿透水稳定同位素较降水稳定同位素富集,但其平均值之间不具有显著性差异,说明穿透水在形成过程中经历了较弱的蒸发作用;穿透水与降水中稳定同位素和过量氘的偏离还暗示了冠层具有选择性穿透效应。     

华北平原典型土地利用类型下包气带土壤水稳定同位素变化特征

基于华北平原典型土地利用类型(梨园、农田)包气带(>18 m)土壤水同位素测定结果, 分析了华北平原深层土壤水稳定同位素(δD、δ18O)特征, 揭示了不同土地利用类型下包气带土壤水补给过程中蒸发和入渗的规律。结果表明, 研究区大气降水线δD =6.07δ18O-5.76(R2=0.86), 土壤水δD、δ18O值均落在大气降水线下方, 表明降水入渗补给土壤水过程中经历了强烈的蒸发作用;除梨园Ⅰ, 土壤水同位素值变异系数浅层＞中层＞深层, 表明浅层土壤水δD、δ18O波动较大, 主要由于其易受到降水和蒸发的影响, 随土壤剖面深度的增加, 蒸发和降水的影响逐渐变弱;梨园Ⅰ深层土壤水同位素变异系数较大, 表明该样点深层土壤水受到地下水波动的影响;梨园浅层土壤水氘盈余(d-excess)较农田大, 说明农田浅层土壤水蒸发强度大于梨园;0.25~0.5 m深处土壤水均出现δD、δ18O的明显富集, 主要受土壤质地分层影响导致土壤水入渗受阻, 同位素较为富集的土壤水在此深度层积聚;而梨园2~5 m出现δD、δ18O的贫化现象, 主要是梨树根系埋深使得降水以优先流形式补给至此土壤层。梨园和农田包气带土壤水δD、δ18O垂直剖面上差异显著,表明了华北平原不同土地利用方式的包气带土壤水入渗过程有明显差异, 梨园包气带土壤水入渗过程主要以优先流补给影响。本研究为深入了解华北平原农田区厚包气带水分运动、氮素迁移转化与地下水水质之间的关系提供了理论依据。     

农产品溯源领域稳定同位素研究发展态势分析

近年来,农产品溯源的研究(包括真实性识别与产地确证方面)已经成为农产品质量和安全领域关注的热点,稳定同位素分析技术是农产品溯源领域中具有应用前景的技术之一。本文以截至2020年9月Web of Science和中国知网收录的论文、专利、标准以及国家自然科学基金项目为数据源,分析了稳定同位素技术对农产品溯源的研究态势。通过多角度分析发现,中国在利用稳定同位素技术对农产品溯源的研究居国际先进水平,已经形成了多个有影响力的科研团队,稳定同位素技术在判别农产品真伪和追溯农产品地理起源方面具有重要的作用。健全稳定同位素分析的标准体系,丰富农产品稳定同位素产地溯源数据库,结合新技术提高溯源准确率是未来农产品溯源领域发展的方向。